JP2006244289A - Image recognition device and method - Google Patents

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JP2006244289A JP2005061204A JP2005061204A JP2006244289A JP 2006244289 A JP2006244289 A JP 2006244289A JP 2005061204 A JP2005061204 A JP 2005061204A JP 2005061204 A JP2005061204 A JP 2005061204A JP 2006244289 A JP2006244289 A JP 2006244289A
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image
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Akio Fukamachi
映夫 深町
Mamoru Furuta
守 古田
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image recognition device and an image recognition method for performing highly precise image recognition. <P>SOLUTION: A photograph image for a signal 10 taken by a camera 2 is projected to a principal component space formed by principal component analysis and a principal component coefficient for each principal component in the principal component space is calculated (S24). Using the principal component in which a cumulative contribution ratio found by adding up eigenvalues in the principal component in the descending order occupies a predetermined value, and a principal component coefficient of the principal component, an approximate image for the photograph image is formed (S26), and based on the approximate image, it is determined whether the signal in the photograph image shows a blue signal or not (S28). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、標識や信号機などの画像認識に用いられる画像認識装置及び画像認識方法に関するものである。   The present invention relates to an image recognition apparatus and an image recognition method used for image recognition such as signs and traffic lights.

従来、標識や信号機などの画像認識に用いられる画像認識装置として、特開2000−293670号公報に記載されるように、撮影した画像をエッジ処理し、そのエッジ画像の形状により標識の認識を行うものが知られている。この装置は、撮影した画像上にスリットを設定し、そのスリットにかかるカラーデータ(RGB)のみをHSV変換し、スリット上に標識があるか否かを判断する。これにより、標識認識にかかる処理時間を短縮しようとするものである。
特開2000−293670号公報
Conventionally, as an image recognition apparatus used for image recognition such as signs and traffic lights, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-293670, edge processing is performed on a photographed image, and signs are recognized based on the shape of the edge image. Things are known. This apparatus sets a slit on the photographed image, performs HSV conversion only on color data (RGB) relating to the slit, and determines whether or not there is a marker on the slit. As a result, the processing time required for label recognition is to be shortened.
JP 2000-293670 A

このような装置にあっては、標識でないものについてもエッジが出現するため、これらのノイズを除去する必要がある。そのノイズを効率よく除去することが難しく、精度よく画像認識を行うことが困難である。また、撮影画像を予め用意した標識データと比較して撮影画像が所定の標識画像であるか否かを判断しているが、複数の標識データと画像対比する必要があり、認識処理に時間がかかる。更に、撮影環境によって、画像対比の精度が低く、認識精度が低いものとなるおそれがある。   In such a device, an edge appears even if it is not a sign, and it is necessary to remove these noises. It is difficult to efficiently remove the noise, and it is difficult to perform image recognition with high accuracy. Further, the photographed image is compared with the marker data prepared in advance to determine whether or not the photographed image is a predetermined marker image. However, it is necessary to compare images with a plurality of marker data, and the recognition process takes time. Take it. Furthermore, depending on the shooting environment, the accuracy of image comparison may be low, and the recognition accuracy may be low.

そこで本発明は、精度よく画像認識が行える画像認識装置及び画像認識方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an image recognition apparatus and an image recognition method that can perform image recognition with high accuracy.

すなわち、本発明に係る画像認識装置は、被認識対象物を撮影するための撮影手段と、認識対象の画像データを記録した記録手段と、前記画像データを主成分分析する主成分分析手段と、前記撮影手段により撮影された被認識対象物の撮影画像を前記主成分分析手段による主成分分析で形成された主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出手段と、前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記撮影画像の近似画像を形成する近似画像形成手段と、前記近似画像に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断手段とを備えて構成されている。   That is, an image recognition apparatus according to the present invention includes a photographing unit for photographing a recognition target object, a recording unit that records image data to be recognized, a principal component analyzing unit that performs principal component analysis on the image data, Projecting a captured image of the recognition object photographed by the photographing means onto a principal component space formed by principal component analysis by the principal component analyzing means, and calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space. Approximation that forms an approximate image of the photographed image using a coefficient calculation means, a principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value, and a principal component coefficient relating to the principal component The image forming unit includes a determination unit that determines whether the recognition target object of the captured image is a recognition target based on the approximate image.

また本発明に係る画像認識装置は、前記判断手段は、前記撮影画像と前記近似画像の相関値を算出し、その相関値が所定のしきい値を超えるか否かに基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断することを特徴とする。   In the image recognition apparatus according to the present invention, the determination unit calculates a correlation value between the captured image and the approximate image, and determines whether the captured image is based on whether the correlation value exceeds a predetermined threshold value. It is determined whether or not the recognition target object is a recognition target.

また本発明に係る画像認識装置は、被認識対象物を撮影するための撮影手段と、認識対象の画像データを記録した記録手段と、前記画像データを主成分分析する主成分分析手段と、前記撮影手段により撮影した認識対象物の画像上の位置を所定量ずらして複数の撮影画像を抽出する画像抽出手段と、前記複数の撮影画像を前記主成分分析手段による主成分分析で形成された主成分空間にそれぞれ投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出手段と、前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記複数の撮影画像についてそれぞれ近似画像を形成する近似画像形成手段と、前記近似画像と前記撮影画像との相関値をそれぞれ算出し、画像抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断手段とを備えて構成されている。   An image recognition apparatus according to the present invention includes a photographing unit for photographing a recognition target object, a recording unit that records image data to be recognized, a principal component analyzing unit that performs principal component analysis on the image data, An image extracting means for extracting a plurality of photographed images by shifting a position on the image of the recognition object photographed by the photographing means by a predetermined amount; and a main component formed by principal component analysis of the plurality of photographed images by the principal component analyzing means. Coefficient calculation means for projecting each into the component space and calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space, and a principal component occupying a predetermined value with a cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one An approximate image forming unit that forms an approximate image for each of the plurality of captured images using a principal component coefficient related to the principal component, and a correlation value between the approximate image and the captured image, respectively. Out, it is configured to include a judgment means for the object recognition object of the captured image to determine whether a recognition object on the basis of the rate of change of the correlation value of the deviation amount of the image-extraction position.

また本発明に係る画像認識装置は、前記判断手段により前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であると判断された場合にその撮影画像を前記記録手段に認識対象の画像データとして記録することを特徴とする。   The image recognition apparatus according to the present invention records the captured image as image data to be recognized in the recording unit when the determination unit determines that the recognition target object of the captured image is a recognition target. It is characterized by that.

また本発明に係る画像認識装置は、被認識対象物を撮影するための撮影手段と、同カテゴリーの異なる認識対象の画像データを記録した記録手段と、前記異なる認識対象の画像データをそれぞれ主成分分析する主成分分析手段と、前記撮影手段により撮影した認識対象物の撮影画像を前記主成分分析手段による主成分分析で形成された各主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出手段と、前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分及びその主成分に係る主成分係数を用いて、前記主成分空間ごとに前記撮影画像の近似画像をそれぞれ形成する近似画像形成手段と、前記主成分空間ごとの近似画像と前記撮影画像との相関値を算出し、それらの相関値に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物がどの認識対象に一致するかを判断する判断手段とを備えて構成されている。   The image recognition apparatus according to the present invention includes a photographing unit for photographing an object to be recognized, a recording unit that records image data of different recognition targets in the same category, and the image data of the different recognition targets, respectively. A principal component analysis means for analyzing, and a captured image of the recognition object photographed by the photographing means is projected onto each principal component space formed by principal component analysis by the principal component analysis means, and each principal component in the principal component space is projected Using the coefficient calculation means for calculating the principal component coefficient of the main component space, the principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value, and the principal component coefficient related to the principal component, Approximate image forming means for forming an approximate image of the captured image for each, and calculating a correlation value between the approximate image for each principal component space and the captured image, Zui and is configured to include a judgment means for judging whether the recognition target object of the captured image matches any recognition target.

また本発明に係る画像認識装置は、前記認識対象が信号機であることを特徴とする。   In the image recognition apparatus according to the present invention, the recognition target is a traffic light.

また本発明に係る画像認識方法は、記録手段に記録された画像データを主成分分析する主成分分析工程と、撮影手段により撮影された認識対象物の撮影画像を前記主成分分析工程の主成分分析によって形成された主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出工程と、前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記撮影画像の近似画像を形成する近似画像形成工程と、前記近似画像に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断工程とを備えて構成されている。   The image recognition method according to the present invention includes a principal component analysis step for analyzing principal components of image data recorded in a recording means, and a captured image of a recognition object photographed by the photographing means as a principal component of the principal component analysis step. A coefficient calculation step of calculating the principal component coefficient of each principal component in the principal component space by projecting to the principal component space formed by the analysis, and a cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one has a predetermined value An approximate image forming step of forming an approximate image of the captured image using a main component occupied and a principal component coefficient related to the main component, and the recognition target object of the captured image based on the approximate image And a determination step for determining whether or not.

また本発明に係る画像認識方法は、前記判断工程にて、前記撮影画像と前記近似画像の相関値を算出し、その相関値が所定のしきい値を超えるか否かに基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断することを特徴とする。   In the image recognition method according to the present invention, in the determination step, a correlation value between the captured image and the approximate image is calculated, and the captured image is based on whether the correlation value exceeds a predetermined threshold value. It is judged whether the said to-be-recognized target object is a recognition target.

また本発明に係る画像認識方法は、記録手段に記録された画像データを主成分分析する主成分分析工程と、撮影手段により撮影された認識対象物の画像上の位置を所定量ずらして複数の撮影画像を抽出する画像抽出工程と、前記複数の撮影画像を前記主成分分析工程の主成分分析によって形成された主成分空間にそれぞれ投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出工程と、前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記複数の撮影画像についてそれぞれ近似画像を形成する近似画像形成工程と、前記近似画像と前記撮影画像との相関値をそれぞれ算出し、画像抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断工程とを備えて構成されている。   The image recognition method according to the present invention includes a principal component analysis step of performing principal component analysis on the image data recorded in the recording means, and a plurality of positions on the image of the recognition object photographed by the photographing means by shifting by a predetermined amount. An image extraction step of extracting a photographed image, and the plurality of photographed images are respectively projected onto a principal component space formed by principal component analysis of the principal component analysis step, and a principal component coefficient of each principal component in the principal component space is calculated. A plurality of captured images are approximated by using a coefficient calculation step to calculate, a principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value, and a principal component coefficient relating to the principal component. An approximate image forming step for forming an image, a correlation value between the approximate image and the captured image are calculated, and the imaging value is calculated based on a rate of change of the correlation value with respect to a shift amount of the image extraction position. The image is composed and a determination step of the recognition object is determined whether the recognition target.

また本発明に係る画像認識方法は、前記判断工程において前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であると判断された場合にその撮影画像を前記記録手段に認識対象の画像データとして記録することを特徴とする。   The image recognition method according to the present invention records the captured image as image data to be recognized in the recording means when it is determined in the determining step that the object to be recognized of the captured image is a recognition target. It is characterized by that.

また本発明に係る画像認識方法は、記録手段に記録される同カテゴリーの異なる認識対象の画像データをそれぞれ主成分分析する主成分分析工程と、撮影手段により撮影された被認識対象物の撮影画像を前記主成分分析工程の主成分分析によって形成された各主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出工程と、前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記主成分空間ごとに前記撮影画像の近似画像をそれぞれ形成する近似画像形成工程と、前記主成分空間ごとの近似画像と前記撮影画像との相関値を算出し、それらの相関値に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物がどの認識対象に一致するかを判断する判断工程とを備えて構成されている。   Further, the image recognition method according to the present invention includes a principal component analysis step for principal component analysis of image data of different recognition targets of the same category recorded in the recording means, and a photographed image of the recognition target object photographed by the photographing means. Is calculated on each principal component space formed by the principal component analysis of the principal component analysis step, and a coefficient calculation step for calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space and a larger eigenvalue in the principal component An approximate image forming step of forming an approximate image of the photographed image for each principal component space using a principal component for which the cumulative contribution rate added from step occupies a predetermined value and a principal component coefficient relating to the principal component; and A correlation value between the approximate image for each principal component space and the captured image is calculated, and based on the correlation value, it is determined to which recognition target the recognized object of the captured image matches. It is constituted by a that decision steps.

また本発明に係る画像認識方法は、前記認識対象が信号機であることを特徴とする。   The image recognition method according to the present invention is characterized in that the recognition target is a traffic light.

これらの発明によれば、認識対象の画像データを主成分分析し、その主成分分析により形成される主成分空間に認識対象物の撮影画像を投影して各主成分の主成分係数を算出し、主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分及びその主成分に係る主成分係数を用いて撮影画像の近似画像を形成する。この近似画像は、累積寄与率の高い主成分によって形成されるため、被認識対象物が認識対象に近似しているほど撮影画像に近いものとなり、被認識対象物が認識対象に近似していないほど撮影画像とかけ離れたものとなる。このため、この近似画像に基づいて撮影画像の被認識対象物が認識対象であるか否かを判断することで、精度よく認識判断が行える。また、撮影画像と対比するテンプレート画像は一つの近似画像だけでよいので、認識処理が簡易であり短時間で迅速に行える。   According to these inventions, the image data of the recognition object is subjected to principal component analysis, and the captured image of the recognition object is projected onto the principal component space formed by the principal component analysis to calculate the principal component coefficient of each principal component. Then, an approximate image of the photographed image is formed using the main component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the main component from the larger one occupies a predetermined value and the main component coefficient related to the main component. Since this approximate image is formed of principal components having a high cumulative contribution rate, the closer the recognition target object is to the recognition target, the closer to the captured image, and the recognition target object does not approximate the recognition target. It is far from the captured image. For this reason, it is possible to perform a recognition determination with high accuracy by determining whether or not the recognition target object of the captured image is a recognition target based on the approximate image. Further, since only one approximate image is required as a template image to be compared with the photographed image, the recognition process is simple and can be performed quickly in a short time.

本発明によれば、精度よく画像認識が行える画像認識装置及び画像認識方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an image recognition apparatus and an image recognition method that can perform image recognition with high accuracy.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
(第一実施形態)
図1は本発明の第一実施形態に係る画像認識装置の構成概要図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image recognition apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態に係る画像認識装置1は、撮影した被認識対象物が認識対象であるか否かを認識する装置であり、カメラ2、画像処理部3及びデータベース4を備えて構成されている。カメラ2は、被認識対象物を撮影するための撮影手段であり、例えばCCD、C−MOSなどの撮像素子を備えたものが用いられる。このカメラ2は、カラー画像として被認識対象物を撮影可能なものが用いられる。   As shown in FIG. 1, an image recognition apparatus 1 according to the present embodiment is an apparatus that recognizes whether or not a photographed recognition target object is a recognition target, and includes a camera 2, an image processing unit 3, and a database 4. It is prepared for. The camera 2 is a photographing means for photographing the object to be recognized, and for example, a camera provided with an image sensor such as a CCD or C-MOS is used. The camera 2 is a camera capable of photographing a recognition target object as a color image.

画像処理部3は、カメラ2と接続されており、カメラ2で撮影した撮影画像を入力し、その撮影画像を画像処理し、撮影画像の被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する画像処理手段である。この画像処理部3としては、例えば、画像メモリ、画像処理プロセッサ及び信号出力インターフェースを備えたものが用いられる。   The image processing unit 3 is connected to the camera 2 and inputs a photographed image photographed by the camera 2, performs image processing on the photographed image, and determines whether or not a recognition target object of the photographed image is a recognition target. Image processing means. As the image processing unit 3, for example, an image memory, an image processor, and a signal output interface are used.

データベース4は、認識対象の画像データを複数記録するための記録手段として機能するものである。このデータベース4は、画像処理部3と接続され、画像処理部3と画像データの入出力が可能となっている。データベース4には、認識対象が青信号である場合、異なる青信号の画像データが複数記録される。   The database 4 functions as a recording means for recording a plurality of image data to be recognized. The database 4 is connected to the image processing unit 3 and can input and output image data to and from the image processing unit 3. In the database 4, when the recognition target is a green signal, a plurality of image data of different green signals are recorded.

次に、本実施形態に係る画像認識装置1の動作及び画像認識方法について説明する。   Next, the operation of the image recognition apparatus 1 and the image recognition method according to the present embodiment will be described.

図2は本実施形態に係る画像認識装置1における主成分分析処理に関するフローチャートである。図3は、本実施形態に係る画像認識装置1における認識判断処理に関するフローチャートであり、本実施形態に係る画像認識方法を示したものである。この図2、3の制御処理は、例えば画像処理部3によって実行される。   FIG. 2 is a flowchart relating to principal component analysis processing in the image recognition apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart relating to recognition determination processing in the image recognition apparatus 1 according to the present embodiment, and illustrates an image recognition method according to the present embodiment. 2 and 3 is executed by the image processing unit 3, for example.

図2に基づいて、主成分分析処理について説明する。   Based on FIG. 2, the principal component analysis process will be described.

まず、主成分分析処理として、画像データの読み込みが行われる(S10)。この画像データの読み込みは、データベース4に蓄積される認識対象の複数の画像データを画像処理部3に読み込む処理である。そして、この画像データの読み込み後に、認識対象の画像データの主成分分析処理が行われる(S12)。主成分分析処理は、認識対象の画像データを主成分分析し基底画像を導出して主成分空間を形成する処理である。   First, as principal component analysis processing, image data is read (S10). This reading of image data is a process of reading a plurality of recognition target image data stored in the database 4 into the image processing unit 3. Then, after reading this image data, a principal component analysis process is performed on the image data to be recognized (S12). The principal component analysis process is a process for forming a principal component space by performing principal component analysis on image data to be recognized and deriving a base image.

例えば、図4に示すように、画像データに基づいて、基底画像g1、g2、g3、g4、g5…gnと平均画像g0が導出される。基底画像g1、g2…gnは、固有値の大きい順に並べられている。平均画像g0は、認識対象の各画像データの画像要素の平均を取った画像である。これらの平均画像g0、基底画像g1、g2、g3、g4、g5…gnに基づいて主成分空間が形成される。その際、各基底画像g1、g2、g3、g4、g5…gnは、主成分空間の次元数を決める軸を構成する。基底画像がn個存在する場合、主成分空間の次元数はnとなる。   For example, as shown in FIG. 4, based on image data, base images g1, g2, g3, g4, g5... Gn and an average image g0 are derived. The base images g1, g2,... Gn are arranged in descending order of eigenvalues. The average image g0 is an image obtained by averaging the image elements of each piece of image data to be recognized. A principal component space is formed based on these average image g0, base images g1, g2, g3, g4, g5. At that time, each of the base images g1, g2, g3, g4, g5... Gn constitutes an axis that determines the number of dimensions of the principal component space. When n base images exist, the number of dimensions of the principal component space is n.

次に、図3に基づいて、認識判断処理について説明する。   Next, the recognition determination process will be described with reference to FIG.

まず、認識判断処理として、撮影画像の読み込みが行われる(S20)。撮影画像の読み込み処理は、カメラ2により撮影された撮影画像を画像処理部3に取り込む処理である。例えば、図1に示すように、被認識対象物である信号機10をカメラ2で撮影した撮影画像が画像処理部3に画像データとして取り込まれる。そして、画像抽出処理が行われる(S22)。画像抽出処理は、撮影画像のうち信号機10部分の撮影領域を抽出する処理である。この処理により、抽出された撮影領域は、被認識対象物の撮影画像としてセットされる。   First, as a recognition determination process, a captured image is read (S20). The captured image reading process is a process of taking a captured image captured by the camera 2 into the image processing unit 3. For example, as shown in FIG. 1, a photographed image obtained by photographing the traffic light 10 that is the recognition target object with the camera 2 is taken into the image processing unit 3 as image data. Then, an image extraction process is performed (S22). The image extraction process is a process for extracting a shooting area of the traffic light 10 from the shot image. By this processing, the extracted shooting area is set as a shot image of the recognition target object.

そして、主成分係数算出処理が行われる(S24)。主成分係数算出処理は、S22にて抽出された被認識対象物の撮影画像を主成分空間に投影して、各主成分の主成分係数を算出する処理である。例えば、各主成分である基底画像の固有ベクトル、固有値をパラメータとするKL変換を行うことにより、各主成分の主成分係数c1、c2…cnが算出される。   Then, a principal component coefficient calculation process is performed (S24). The principal component coefficient calculation process is a process of projecting the captured image of the recognition target object extracted in S22 onto the principal component space and calculating the principal component coefficients of the respective principal components. For example, the principal component coefficients c1, c2,... Cn of each principal component are calculated by performing KL transformation using the eigenvectors and eigenvalues of the base image as the principal components as parameters.

そして、S26に移行し、近似画像形成処理が行われる。近似画像形成処理は、平均画像g0、所定の基底画像及び所定の主成分係数を用いて、撮影画像の近似画像を形成する処理である。すなわち、主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分及びその主成分に係る主成分係数が用いられて撮影画像の近似画像が形成される。例えば、累積寄与率の所定値を90%とし、それを占める主成分である基底画像がg1〜g5である場合、撮影画像の近似画像Sは、次の式(1)で表される。   Then, the process proceeds to S26, and an approximate image forming process is performed. The approximate image forming process is a process for forming an approximate image of a captured image using the average image g0, a predetermined base image, and a predetermined principal component coefficient. That is, an approximate image of a photographed image is formed by using a main component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the main component from the larger one occupies a predetermined value and a main component coefficient related to the main component. For example, when the predetermined value of the cumulative contribution rate is 90% and the base images that are the main components occupying it are g1 to g5, the approximate image S of the photographed image is expressed by the following equation (1).

S=g0+c1・g1+c2・g2+c3・g3+c4・g4+c5・g5 …(1)
この近似画像Sは、平均画像g0と基底画像g1〜5に基づいて撮影画像を復元したものであり、累積寄与率90%を超えた部分の主成分、すなわち基底画像g6、g7…gnに関する情報を取り除いた画像となっている。なお、この近似画像の形成処理において、累積寄与率の所定値は、80〜95%に設定することが好ましい。このように累積寄与率を80〜95%とすることにより、認識率をあまり低下させずに計算負荷を低減することができる。
S = g0 + c1 · g1 + c2 · g2 + c3 · g3 + c4 · g4 + c5 · g5 (1)
This approximate image S is obtained by restoring the captured image based on the average image g0 and the base images g1 to 5, and information on the main components of the portion exceeding the cumulative contribution rate of 90%, that is, the base images g6, g7. The image has been removed. In the approximate image forming process, the predetermined value of the cumulative contribution rate is preferably set to 80 to 95%. Thus, by setting the cumulative contribution rate to 80 to 95%, it is possible to reduce the calculation load without significantly reducing the recognition rate.

そして、S28に移行し、認識判断処理が行われる。認識判断処理は、近似画像に基づいて撮影画像の被認識対象物である信号機10が認識対象である青信号か否かを判断する処理である。この認識判断処理としては、例えば、正規化相関や差分総和の手法を用いることにより行われる。   Then, the process proceeds to S28, and recognition determination processing is performed. The recognition determination process is a process of determining whether or not the traffic light 10 that is the recognition target object of the captured image is a green signal that is a recognition target based on the approximate image. This recognition determination process is performed, for example, by using a normalized correlation or difference summation method.

図5〜7に認識判断処理の実施例を示す。   5 to 7 show examples of the recognition determination process.

図5は被認識対象物として青信号の信号機を撮影した撮影画像について認識判断した場合の相関値を示したものである。図5(a)〜(e)に示されるように、被認識対象物が認識対象である青信号であるため、近似画像が撮影画像(元画像)に近似したものとなっており、相関値も9692〜9896と非常に高い値となっている。   FIG. 5 shows a correlation value in a case where a recognition determination is made on a captured image obtained by capturing a green traffic light as an object to be recognized. As shown in FIGS. 5A to 5E, since the recognition target object is a green signal that is a recognition target, the approximate image approximates the captured image (original image), and the correlation value is also It is a very high value of 9692-9896.

図6は被認識対象物として青信号以外の信号機(図6(a)、(b)は黄色信号機、図6(c)〜(e)は赤信号機)を撮影した撮影画像について認識判断した場合の相関値を示したものである。図6(a)〜(e)に示されるように、被認識対象物が認識対象でない黄色信号機と赤信号機であるため、近似画像が撮影画像にあまり近似していないものとなっており、相関値は6314〜8563とやや低めになっている。   FIG. 6 shows a case where a recognized image is taken for a signal other than a green signal as an object to be recognized (FIGS. 6A and 6B are yellow traffic lights and FIGS. 6C to 6E are red traffic lights). The correlation value is shown. As shown in FIGS. 6A to 6E, since the recognition target objects are the yellow traffic light and the red traffic light that are not the recognition target, the approximate image is not so close to the captured image, and the correlation The value is slightly lower, 6314-8563.

図7は被認識対象物として信号機以外のものを撮影した撮影画像について認識判断した場合の相関値を示したものである。図7(a)〜(e)に示されるように、被認識対象物が認識対象でない信号機以外のものであるため、近似画像が撮影画像にあまり近似していないものとなっており、相関値は4195〜7236とやや低めになっている。   FIG. 7 shows a correlation value when a recognition determination is performed on a captured image obtained by capturing an object other than a traffic light as a recognition target object. As shown in FIGS. 7A to 7E, since the object to be recognized is something other than a traffic light that is not a recognition object, the approximate image is not so close to the captured image, and the correlation value Is slightly lower, 4195-7236.

この図5〜図7における認識判断において、例えば、相関値9000を認識判断しきい値とし、そのしきい値を超える相関値のものを青信号機であると判断し、そのしきい値以下の相関値のものを青信号機でないと判断することにより、正確な認識判断が行える。   In the recognition determination in FIGS. 5 to 7, for example, a correlation value 9000 is set as a recognition determination threshold value, and a correlation value exceeding the threshold value is determined as a green traffic light, and a correlation equal to or lower than the threshold value is determined. By determining that the value is not a green traffic light, an accurate recognition determination can be made.

以上のように、本実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法によれば、認識対象である青信号機の画像データを主成分分析し、その主成分分析により形成される主成分空間に認識対象物を撮影した撮影画像を投影して各主成分の主成分係数を算出し、主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分及びその主成分に係る主成分係数を用いて撮影画像の近似画像を形成する。この近似画像は、累積寄与率の高い主成分によって形成されるため、被認識対象物が認識対象に近似しているほど撮影画像に近いものとなり、被認識対象物が認識対象に近似していないほど撮影画像とかけ離れたものとなる。このため、この近似画像に基づいて撮影画像の被認識対象物が認識対象であるか否かを判断することで、誤認識や認識見逃しの少ない高精度の認識判断が行える。   As described above, according to the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present embodiment, the principal component analysis is performed on the image data of the green signal that is the recognition target, and the recognition target is formed in the principal component space formed by the principal component analysis. Calculate the principal component coefficient of each principal component by projecting a photographed image of the object, and add the eigenvalue of the principal component from the larger one, and the principal component that occupies the predetermined value and the principal component coefficient related to that principal component Is used to form an approximate image of the captured image. Since this approximate image is formed of principal components having a high cumulative contribution rate, the closer the recognition target object is to the recognition target, the closer to the captured image, and the recognition target object does not approximate the recognition target. It is far from the captured image. For this reason, by determining whether or not the recognition target object of the photographed image is a recognition target based on the approximate image, it is possible to perform a highly accurate recognition determination with few erroneous recognitions and recognition misses.

また、本実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法によれば、撮影画像と対比するテンプレート画像が一つの近似画像だけでよいので、認識処理が簡易であり短時間で行える。すなわち、従来のように複数のテンプレートと撮影画像を対比して認識処理するパターンマッチングと比べて、認識処理が短時間で迅速に行える。   Further, according to the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present embodiment, the template image to be compared with the photographed image is only one approximate image, so that the recognition process is simple and can be performed in a short time. That is, the recognition processing can be performed quickly in a short time compared to the conventional pattern matching in which recognition processing is performed by comparing a plurality of templates and captured images.

なお、本実施形態では、RGB色空間のカラー画像である画像データをそのまま主成分分析して認識判断する場合について説明したが、本発明に係る画像認識装置及び画像認識方法はそのようなものに限られるものではなく、画像データを色変換し、この色変換した画像を主成分分析して認識判断するものであってもよい。   In the present embodiment, the case where image data that is a color image in the RGB color space is directly recognized and determined by principal component analysis has been described. However, the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present invention are as such. The present invention is not limited to this, and image data may be subjected to color conversion, and the color-converted image may be recognized and determined by principal component analysis.

例えば、データベース4に記録される複数の画像データをそれぞれRGB色空間からHSI色空間に変換し、HSI色空間に変換された各色空間(H色空間、S色空間、I色空間)ごとに主成分分析を行う。そして、その色空間ごとの主成分空間に撮影画像をそれぞれ投影し、その主成分空間における各主成分の主成分係数を算出し、主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分及びその主成分に係る主成分係数を用いて撮影画像の近似画像を形成する。そして、上述したように、近似画像に基づいて撮影画像の被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する。なお、累積寄与率により取り除く主成分の次元数は、各色空間で求まる次元数の平均をとればよい。   For example, a plurality of image data recorded in the database 4 is converted from an RGB color space to an HSI color space, and each color space (H color space, S color space, I color space) converted into the HSI color space is mainly used. Perform component analysis. Then, each captured image is projected onto the principal component space for each color space, the principal component coefficient of each principal component in the principal component space is calculated, and the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one is a predetermined value. An approximate image of the photographed image is formed using the main component that occupies and the main component coefficient related to the main component. Then, as described above, it is determined whether or not the recognition target object of the photographed image is a recognition target based on the approximate image. Note that the number of dimensions of the principal component to be removed by the cumulative contribution rate may be an average of the number of dimensions obtained in each color space.

このように色変換を行って画像認識処理を行うことにより、上述した画像認識に比べ、より精度の高い認識判断が可能となる。   By performing color conversion in this way and performing image recognition processing, recognition determination with higher accuracy can be performed as compared with the above-described image recognition.

また、本実施形態では、認識対象が青信号機である場合について説明したが、本発明に係る画像認識装置及び画像認識方法はそのようなものに限られるものではなく、認識対象が赤信号機、黄色信号機、道路標識、車両又はその他のものの場合であってもよい。
(第二実施形態)
次に第二実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法について説明する。
In the present embodiment, the case where the recognition target is a green traffic light has been described. However, the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present invention are not limited to such a case, and the recognition target is a red traffic light, a yellow traffic light. It may be in the case of traffic lights, road signs, vehicles or others.
(Second embodiment)
Next, an image recognition apparatus and an image recognition method according to the second embodiment will be described.

本実施形態に係る画像認識装置は、図1に示す第一実施形態に係る画像認識装置1と同様なハード構成を有するものであり、図2及び図3とほぼ同様な制御処理を行うものであるが、図3の認識判断制御のS22の画像抽出処理において撮影した画像に対し異なる画像領域を設定しそれらの各領域の撮影画像についてそれぞれS24〜28の処理を行って認識判断の相関値を算出し、その各相関値の変化率に基づいて撮影画像の被認識対象物が認識対象であるか否かを判断するものである。   The image recognition apparatus according to the present embodiment has a hardware configuration similar to that of the image recognition apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, and performs control processes substantially similar to those in FIGS. However, different image areas are set for the images captured in the image extraction process of S22 of the recognition determination control of FIG. 3, and the correlation values of the recognition determination are obtained by performing the processes of S24 to 28 on the captured images of these areas. It is calculated, and it is determined whether or not the recognition target object of the captured image is a recognition target based on the change rate of each correlation value.

例えば、図8に示すように、撮影画像として信号機10を撮影した部分を抽出して切り出した撮影画像20に対し、抽出位置を所定量だけずらして撮影画像21を設定する。そして、これらの撮影画像20、21に対し、それぞれ図3のS24〜28の処理を行い各相関値を算出する。そして、抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率に基づいて信号機10が認識対象である青信号であるかどうかを判断する。   For example, as illustrated in FIG. 8, a captured image 21 is set by shifting the extraction position by a predetermined amount with respect to a captured image 20 extracted by extracting a portion where the traffic light 10 is captured as a captured image. Then, each of the captured images 20 and 21 is subjected to the processing of S24 to S28 in FIG. 3 to calculate each correlation value. Then, based on the rate of change of the correlation value with respect to the displacement amount of the extraction position, it is determined whether or not the traffic light 10 is a green signal that is a recognition target.

図9、10に本実施形態に係る画像認識方法を用いた認識判断の実施例を示す。   9 and 10 show examples of recognition determination using the image recognition method according to the present embodiment.

図9は、認識対象物として青信号機を撮影した撮影画像について抽出位置をX軸方向及びY軸方向に所定量ずらして相関値を算出したものである。図10は、認識対象物として歩行者用信を撮影した撮影画像について抽出位置をX軸方向及びY軸方向に所定量ずらして相関値を算出したものである。図9、10の相関値グラフは、縦軸が相関値であり、横軸が抽出位置のずれ量である。   FIG. 9 shows a correlation value calculated by shifting the extraction position by a predetermined amount in the X-axis direction and the Y-axis direction for a captured image obtained by capturing a green traffic light as a recognition object. FIG. 10 shows a correlation value calculated by shifting the extraction position by a predetermined amount in the X-axis direction and the Y-axis direction for a captured image obtained by capturing a pedestrian's message as a recognition object. In the correlation value graphs of FIGS. 9 and 10, the vertical axis is the correlation value, and the horizontal axis is the amount of deviation of the extraction position.

図9の相関値グラフを見ると、中央の位置で相関値がピーク値となっており、そのピーク値から抽出位置をずらしてもなだらかに相関値が推移しており、抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率が小さいことが分かる。   When the correlation value graph of FIG. 9 is seen, the correlation value has a peak value at the center position, and the correlation value gradually changes even when the extraction position is shifted from the peak value. It can be seen that the change rate of the correlation value is small.

一方、図10の相関値グラフを見ると、相関値のピークが明瞭でなく、抽出位置をずらすことにより相関値が急激に変化し、抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率が大きいことが分かる。   On the other hand, in the correlation value graph of FIG. 10, the peak of the correlation value is not clear, the correlation value changes rapidly by shifting the extraction position, and the rate of change of the correlation value with respect to the amount of deviation of the extraction position is large. I understand.

このため、例えば、撮影画像の抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率が所定の変化率以上である場合には被認識対象物が認識対象でないと判断し、撮影画像の抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率が所定の変化率以上でない場合には被認識対象物が認識対象であると判断することにより、精度の高い画像認識判断が行える。特に、相関値のピーク値及び撮影画像の抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率に基づいて認識判断を行えば、より精度の高い画像認識判断が可能となる。
(第三実施形態)
次に、第三実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法について説明する。
For this reason, for example, when the rate of change of the correlation value with respect to the shift amount of the extracted position of the captured image is equal to or greater than a predetermined change rate, it is determined that the recognition target is not a recognition target, When the change rate of the correlation value with respect to is not equal to or higher than the predetermined change rate, it is possible to make a highly accurate image recognition determination by determining that the recognition target object is a recognition target. In particular, if recognition determination is performed based on the correlation value change rate with respect to the correlation value peak value and the amount of deviation of the extracted position of the captured image, more accurate image recognition determination can be performed.
(Third embodiment)
Next, an image recognition apparatus and an image recognition method according to the third embodiment will be described.

本実施形態に係る画像認識装置は、図1に示す第一実施形態に係る画像認識装置1と同様なハード構成を有するものであり、図2及び図3とほぼ同様な制御処理を行うものであるが、図3のS22の認識判断処理において撮影画像の被認識対象物が認識対象であると判断されたときにその撮影画像を認識対象の画像データとしてデータベース4に記録するものである。また、その認識判断処理において、撮影画像の被認識対象物が認識対象でないと判断されたときにその撮影画像を他の種類の画像データとして別個にデータベース4に記録することが好ましい。   The image recognition apparatus according to the present embodiment has a hardware configuration similar to that of the image recognition apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, and performs control processes substantially similar to those in FIGS. However, when it is determined in the recognition determination process in S22 of FIG. 3 that the recognition target object of the captured image is a recognition target, the captured image is recorded in the database 4 as image data to be recognized. In the recognition determination process, when it is determined that the recognition target object of the captured image is not a recognition target, the captured image is preferably recorded separately in the database 4 as other types of image data.

図11に本実施形態に係る画像認識装置の動作及び画像認識方法についてフローチャートを示す。この図11のフローチャートの制御処理は、まず、S40にて、撮影画像の読み込みが行われる。そして、画像抽出処理、主成分係数算出処理、近似画像形成処理、認識判断処理が順次行われる(S42、S44、S46、S48)。このS40〜48の処理は、図3のS20〜28の処理と同様に行われる。   FIG. 11 shows a flowchart of the operation of the image recognition apparatus and the image recognition method according to this embodiment. In the control process of the flowchart of FIG. 11, first, a captured image is read in S40. Then, image extraction processing, principal component coefficient calculation processing, approximate image formation processing, and recognition determination processing are sequentially performed (S42, S44, S46, S48). The processing of S40 to 48 is performed in the same manner as the processing of S20 to 28 in FIG.

そして、S50に移行し、S48にて撮影画像の被認識対象物が認識対象であると判断されたか否かが判断される。例えば、撮影画像の信号機11が青信号であると判断されたか否かが判断される。撮影画像の被認識対象物が認識対象であると判断されていたときには、撮影画像が認識対象の画像データとしてデータベース4に記録される(S52)。これにより、認識対象の画像データを増やすことができる。   Then, the process proceeds to S50, and it is determined whether or not the recognition target object of the captured image is determined to be a recognition target in S48. For example, it is determined whether or not the traffic light 11 of the captured image is determined to be a green signal. When it is determined that the recognition target object of the captured image is the recognition target, the captured image is recorded in the database 4 as image data to be recognized (S52). Thereby, the image data to be recognized can be increased.

一方、撮影画像の被認識対象物が認識対象でないと判断されていたときには、撮影画像が他の種類の画像データとしてデータベース4に記録される(S54)。例えば、撮影画像の信号機11が赤信号であった場合、その撮影画像は青信号以外の画像データとしてデータベース4に記録される。   On the other hand, when it is determined that the recognition target object of the captured image is not a recognition target, the captured image is recorded in the database 4 as other types of image data (S54). For example, when the traffic light 11 of the captured image is a red signal, the captured image is recorded in the database 4 as image data other than the blue signal.

以上のように、本実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法によれば、第一実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法と同様に高精度な認識判断が行えると共に、認識判断ごとにベータベース4に画像データを蓄積していくことができる。このため、データベース4の蓄積データを充実させてさらに高精度の認識判断が可能となる。
(第四実施形態)
次に、第四実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法について説明する。
As described above, according to the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present embodiment, a highly accurate recognition determination can be performed as in the image recognition apparatus and the image recognition method according to the first embodiment, and for each recognition determination. Image data can be accumulated in the beta base 4. For this reason, the accumulated data in the database 4 can be enriched to enable more accurate recognition judgment.
(Fourth embodiment)
Next, an image recognition apparatus and an image recognition method according to the fourth embodiment will be described.

上述した第一実施形態から第三実施形態では、認識対象が一つの場合(例えば認識対象が青信号のみの場合)について説明したが、本実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法は、異なる複数の認識対象を設定し、撮影画像の認識判断処理を複数の認識対象についてそれぞれ行い、一番近似する認識対象を判定し、撮影画像の被認識対象物がその一番近似する認識対象であると判断する。   In the first embodiment to the third embodiment described above, the case where there is one recognition target (for example, the case where the recognition target is only a green signal) has been described, but the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present embodiment are different. The recognition target of the captured image is set for each of the plurality of recognition targets, the closest recognition target is determined, and the recognition target object of the captured image is the closest recognition target. to decide.

例えば、信号機が被認識対象物である場合、青信号の画像データ、赤信号の画像データ及び黄色信号の画像データをそれぞれデータベース4に記録しておき、それぞれについて図2のS12に示すように主成分分析処理を行い、各信号について主成分空間を形成しておく。そして、図3のS20、S22に示すように、撮影画像の読み込み処理及び画像抽出処理を行う。そして、撮影画像について青信号、赤信号及び黄色信号の各信号の主成分空間への投影、主成分係数の算出(S24)、近似画像形成(S26)及び認識判断処理による相関値の算出(S28)をそれぞれ行う。そして、青信号、赤信号及び黄色信号の相関値をそれぞれ対比し、一番相関値の高いものを判定し、撮影画像の信号機がその一番相関値の高い信号であると判断する。また、その際、青信号、赤信号及び黄色信号の相関値がいずれも所定値より低い場合には、被認識対象物が信号機以外のものと判断する。   For example, when the traffic light is an object to be recognized, the blue signal image data, the red signal image data, and the yellow signal image data are recorded in the database 4 respectively, and each of them is the main component as shown in S12 of FIG. Analysis processing is performed to form a principal component space for each signal. Then, as shown in S20 and S22 of FIG. 3, a captured image reading process and an image extracting process are performed. Then, for the captured image, the blue signal, the red signal, and the yellow signal are projected onto the principal component space, the principal component coefficient is calculated (S24), the approximate image is formed (S26), and the correlation value is calculated by the recognition determination process (S28). Do each. Then, the correlation values of the blue signal, the red signal, and the yellow signal are respectively compared to determine the one with the highest correlation value, and it is determined that the traffic signal of the captured image is the signal with the highest correlation value. At that time, if the correlation values of the blue signal, the red signal, and the yellow signal are all lower than the predetermined value, it is determined that the recognition target object is something other than the traffic light.

このように、本実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法によれば、同じカテゴリーの異種類の認識対象について識別を行うことできる。また、同カテゴリーの各認識対象における相関値がいずれも所定値より低い場合に被認識対象物が同カテゴリー以外のものであると判断して異カテゴリーのものを排除することができる。   Thus, according to the image recognition device and the image recognition method according to the present embodiment, it is possible to identify different types of recognition targets in the same category. Further, when the correlation values of the recognition targets in the same category are all lower than the predetermined value, it is possible to determine that the recognition target object is other than the same category and exclude the different categories.

また、本実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法において、同カテゴリーの異種類の被認識対象物の類似性範囲値を算出しておき、被認識対象物が同カテゴリーの所定種類のものであるか否かを認識すると共に、その被認識対象物が同カテゴリーのものであるか否かを認識してもよい。   In the image recognition apparatus and the image recognition method according to the present embodiment, similarity range values of different types of recognized objects of the same category are calculated, and the recognized objects are of a predetermined type of the same category. It may be recognized whether or not the object to be recognized belongs to the same category.

すなわち、同カテゴリーの各種の主成分空間をそれぞれ形成した際に、その主成分空間に同カテゴリーの異種類の画像データを投影し近似画像を形成し認識判断処理を行って相関値を算出しておく。この相関値をその種類の同カテゴリーの類似性範囲値として記録する。そして、被認識対象物について認識判断した際にその相関値が類似性範囲値より低い場合には、その被認識対象物が異なるカテゴリーのものであると判断することができる。   That is, when various principal component spaces of the same category are formed, different types of image data of the same category are projected onto the principal component space, an approximate image is formed, a recognition judgment process is performed, and a correlation value is calculated. deep. This correlation value is recorded as the similarity range value of the same category of the type. If the recognition value of the recognition target object is recognized and the correlation value is lower than the similarity range value, it can be determined that the recognition target object is of a different category.

例えば、信号機の青信号、赤信号及び黄色信号についてそれぞれの画像データを用意し、それぞれについて主成分空間を形成する。そして、青信号の主成分空間には赤信号と黄色信号の画像データをそれぞれ投影し近似画像を形成し認識判断処理を行って相関値を算出しておく。この相関値を信号機の類似性範囲値として記録する。そして、被認識対象物について認識判断した際にその相関値がその類似性範囲値より低い場合には、その被認識対象物が信号機以外のものであると判断することができる。   For example, image data is prepared for each of a blue signal, a red signal, and a yellow signal of a traffic light, and a principal component space is formed for each. Then, the image data of the red signal and the yellow signal are respectively projected onto the principal component space of the blue signal, an approximate image is formed, and recognition determination processing is performed to calculate a correlation value. This correlation value is recorded as the similarity range value of the traffic light. When the recognition target object is recognized and determined, if the correlation value is lower than the similarity range value, it can be determined that the recognition target object is something other than a traffic light.

なお、本実施形態では、信号機を認識対象とする場合について説明したが、その他のカテゴリーに適用してもよい。例えば、車両や標識を認識対象として、被認識対象物が車両である否か、被認識対象物が標識であるか否かの判断を行ってもよい。   In the present embodiment, the case where a traffic signal is a recognition target has been described, but the present invention may be applied to other categories. For example, using a vehicle or a sign as a recognition target, it may be determined whether the recognition target object is a vehicle or whether the recognition target object is a sign.

本発明の第一実施形態に係る画像認識装置の構成概要図である。1 is a schematic configuration diagram of an image recognition device according to a first embodiment of the present invention. 図1の画像認識装置における主成分分析処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the principal component analysis process in the image recognition apparatus of FIG. 第一実施形態に係る画像認識装置の動作及び画像認識方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 1st embodiment. 第一実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法における認識判断処理の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the Example of the recognition judgment process in the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 1st embodiment. 第一実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法における認識判断処理の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the Example of the recognition judgment process in the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 1st embodiment. 第一実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法における認識判断処理の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the Example of the recognition judgment process in the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 1st embodiment. 第一実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法における認識判断処理の実施例の説明図である。It is explanatory drawing of the Example of the recognition judgment process in the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 1st embodiment. 第二実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法の説明図である。It is explanatory drawing of the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 2nd embodiment. 第二実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法の説明図である。It is explanatory drawing of the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 2nd embodiment. 第二実施形態に係る画像認識装置及び画像認識方法の説明図である。It is explanatory drawing of the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 2nd embodiment. 第三実施形態に係る画像認識装置の動作及び画像認識方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the image recognition apparatus and image recognition method which concern on 3rd embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…画像認識装置、2…カメラ(撮影手段)、3…画像処理部、4…データベース(記録手段)、10…信号機。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image recognition apparatus, 2 ... Camera (photographing means), 3 ... Image processing part, 4 ... Database (recording means), 10 ... Traffic light.

Claims (12)

被認識対象物を撮影するための撮影手段と、
認識対象の画像データを記録した記録手段と、
前記画像データを主成分分析する主成分分析手段と、
前記撮影手段により撮影された被認識対象物の撮影画像を前記主成分分析手段による主成分分析で形成された主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出手段と、
前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記撮影画像の近似画像を形成する近似画像形成手段と、
前記近似画像に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断手段と、
を備えた画像認識装置。
Photographing means for photographing the object to be recognized;
A recording means for recording image data to be recognized;
A principal component analysis means for principal component analysis of the image data;
Projecting a captured image of the recognition object photographed by the photographing means onto a principal component space formed by principal component analysis by the principal component analyzing means, and calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space. Coefficient calculation means;
An approximate image forming means for forming an approximate image of the photographed image using a main component occupying a predetermined value with a cumulative contribution ratio obtained by adding eigenvalues in the main component from a larger one and a main component coefficient related to the main component;
Determination means for determining whether or not the recognition target object of the captured image is a recognition target based on the approximate image;
An image recognition apparatus comprising:
前記判断手段は、前記撮影画像と前記近似画像の相関値を算出し、その相関値が所定のしきい値を超えるか否かに基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断すること、
を特徴とする請求項1に記載の画像認識装置。
The determination unit calculates a correlation value between the captured image and the approximate image, and the recognition target object of the captured image is a recognition target based on whether the correlation value exceeds a predetermined threshold value. To determine whether or not
The image recognition apparatus according to claim 1.
被認識対象物を撮影するための撮影手段と、
認識対象の画像データを記録した記録手段と、
前記画像データを主成分分析する主成分分析手段と、
前記撮影手段により撮影した認識対象物の画像上の位置を所定量ずらして複数の撮影画像を抽出する画像抽出手段と、
前記複数の撮影画像を前記主成分分析手段による主成分分析で形成された主成分空間にそれぞれ投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出手段と、
前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記複数の撮影画像についてそれぞれ近似画像を形成する近似画像形成手段と、
前記近似画像と前記撮影画像との相関値をそれぞれ算出し、画像抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断手段と、
を備えた画像認識装置。
Photographing means for photographing the object to be recognized;
A recording means for recording image data to be recognized;
A principal component analysis means for principal component analysis of the image data;
Image extracting means for extracting a plurality of photographed images by shifting the position on the image of the recognition object photographed by the photographing means by a predetermined amount;
Coefficient calculation means for projecting each of the plurality of captured images onto a principal component space formed by principal component analysis by the principal component analysis means, and calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space;
Approximate image formation that forms an approximate image for each of the plurality of captured images using a principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value and a principal component coefficient related to the principal component Means,
A correlation value between the approximate image and the photographed image is calculated, and it is determined whether or not the recognition target object of the photographed image is a recognition target based on a change rate of the correlation value with respect to the shift amount of the image extraction position. A judgment means to
An image recognition apparatus comprising:
前記判断手段により前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であると判断された場合にその撮影画像を前記記録手段に認識対象の画像データとして記録することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像認識装置。   4. When the determination unit determines that the recognition target object of the captured image is a recognition target, the captured image is recorded as recognition target image data in the recording unit. The image recognition apparatus in any one of. 被認識対象物を撮影するための撮影手段と、
同カテゴリーの異なる認識対象の画像データを記録した記録手段と、
前記異なる認識対象の画像データをそれぞれ主成分分析する主成分分析手段と、
前記撮影手段により撮影した認識対象物の撮影画像を前記主成分分析手段による主成分分析で形成された各主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出手段と、
前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分及びその主成分に係る主成分係数を用いて、前記主成分空間ごとに前記撮影画像の近似画像をそれぞれ形成する近似画像形成手段と、
前記主成分空間ごとの近似画像と前記撮影画像との相関値を算出し、それらの相関値に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物がどの認識対象に一致するかを判断する判断手段と、
を備えた画像認識装置。
Photographing means for photographing the object to be recognized;
Recording means for recording different recognition target image data of the same category;
Principal component analysis means for principal component analysis of each of the different recognition target image data,
A coefficient for calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space by projecting a captured image of the recognition object photographed by the photographing means onto each principal component space formed by principal component analysis by the principal component analyzing means. A calculation means;
An approximate image of the photographed image is formed for each principal component space using a principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value and a principal component coefficient related to the principal component. An approximate image forming means;
Determining means for calculating a correlation value between the approximate image for each principal component space and the captured image, and determining to which recognition object the recognition target object of the captured image matches based on the correlation value; ,
An image recognition apparatus comprising:
前記認識対象が信号機であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像認識装置。   The image recognition apparatus according to claim 1, wherein the recognition target is a traffic light. 記録手段に記録された画像データを主成分分析する主成分分析工程と、
撮影手段により撮影された認識対象物の撮影画像を前記主成分分析工程の主成分分析によって形成された主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出工程と、
前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記撮影画像の近似画像を形成する近似画像形成工程と、
前記近似画像に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断工程と、
を備えた画像認識方法。
A principal component analysis step for principal component analysis of the image data recorded in the recording means;
Coefficient calculation for projecting a captured image of the recognition object photographed by the photographing means onto a principal component space formed by principal component analysis of the principal component analysis step, and calculating principal component coefficients of each principal component in the principal component space Process,
An approximate image forming step of forming an approximate image of the photographed image using a main component occupying a predetermined value with a cumulative contribution ratio obtained by adding eigenvalues from the larger one in the main component and a main component coefficient related to the main component;
A determination step of determining whether or not the recognition target object of the captured image is a recognition target based on the approximate image;
An image recognition method comprising:
前記判断工程にて、前記撮影画像と前記近似画像の相関値を算出し、その相関値が所定のしきい値を超えるか否かに基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断すること、
を特徴とする請求項7に記載の画像認識方法。
In the determination step, a correlation value between the captured image and the approximate image is calculated, and the recognition target object of the captured image is a recognition target based on whether the correlation value exceeds a predetermined threshold value. To determine if there is,
The image recognition method according to claim 7.
記録手段に記録された画像データを主成分分析する主成分分析工程と、
撮影手段により撮影された認識対象物の画像上の位置を所定量ずらして複数の撮影画像を抽出する画像抽出工程と、
前記複数の撮影画像を前記主成分分析工程の主成分分析によって形成された主成分空間にそれぞれ投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出工程と、
前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記複数の撮影画像についてそれぞれ近似画像を形成する近似画像形成工程と、
前記近似画像と前記撮影画像との相関値をそれぞれ算出し、画像抽出位置のずれ量に対する相関値の変化率に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であるか否かを判断する判断工程と、
を備えた画像認識方法。
A principal component analysis step for principal component analysis of the image data recorded in the recording means;
An image extraction step of extracting a plurality of photographed images by shifting a position on the image of the recognition object photographed by the photographing means by a predetermined amount;
A coefficient calculation step of projecting each of the plurality of captured images onto a principal component space formed by principal component analysis of the principal component analysis step, and calculating a principal component coefficient of each principal component in the principal component space;
Approximate image formation that forms an approximate image for each of the plurality of captured images using a principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value and a principal component coefficient related to the principal component Process,
Correlation values between the approximate image and the captured image are calculated, respectively, and it is determined whether or not the recognition target object of the captured image is a recognition target based on a rate of change of the correlation value with respect to the shift amount of the image extraction position. A decision process to
An image recognition method comprising:
前記判断工程において前記撮影画像の前記被認識対象物が認識対象であると判断された場合にその撮影画像を前記記録手段に認識対象の画像データとして記録することを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載の画像認識方法。   10. When the determination step determines that the recognition target object of the captured image is a recognition target, the captured image is recorded as recognition target image data in the recording unit. An image recognition method according to any one of the above. 記録手段に記録される同カテゴリーの異なる認識対象の画像データをそれぞれ主成分分析する主成分分析工程と、
撮影手段により撮影された被認識対象物の撮影画像を前記主成分分析工程の主成分分析によって形成された各主成分空間に投影し、前記主成分空間における各主成分の主成分係数を算出する係数算出工程と、
前記主成分における固有値を大きい方から加算した累積寄与率が所定値を占める主成分とその主成分に係る主成分係数とを用いて、前記主成分空間ごとに前記撮影画像の近似画像をそれぞれ形成する近似画像形成工程と、
前記主成分空間ごとの近似画像と前記撮影画像との相関値を算出し、それらの相関値に基づいて前記撮影画像の前記被認識対象物がどの認識対象に一致するかを判断する判断工程と、
を備えた画像認識方法。
A principal component analysis step for principal component analysis of image data of different recognition targets of the same category recorded in the recording means,
The captured image of the object to be recognized photographed by the photographing means is projected onto each principal component space formed by principal component analysis in the principal component analysis step, and the principal component coefficients of each principal component in the principal component space are calculated. Coefficient calculation step;
An approximate image of the photographed image is formed for each principal component space using a principal component in which the cumulative contribution ratio obtained by adding the eigenvalues in the principal component from the larger one occupies a predetermined value and a principal component coefficient related to the principal component. An approximate image forming step,
A determination step of calculating a correlation value between the approximate image for each principal component space and the captured image, and determining to which recognition object the recognition target object of the captured image matches based on the correlation value; ,
An image recognition method comprising:
前記認識対象が信号機であることを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記載の画像認識方法。
The image recognition method according to claim 7, wherein the recognition target is a traffic light.
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